法甲

深度毁三观以后用木头造车比钢还强

2019-10-18 06:50:43来源:励志吧0次阅读

深度|毁三观,以后用木头造车比钢还强

外媒报道,日本京都大学与多家零部件供应商正着手研发一款轻量化原型车。

该车将采用从木材中提取的某种神秘材质作为主体材料,这种材料不仅比重仅为钢材的20%,抗拉强度更是钢材的500%,轻量化和高强度双双爆棚。报道称该原型车将于2020年面市,也不过两三年之后的事,值得等待。

一、这种神秘材质到底是啥?

准确来说这种材质是从木浆中提取的。说道木浆,它本身没什么特别之处,就是以木材为原料制成的纸浆,这东西除了造纸外还可以造很多东西,比如洗脸扑。

▲用木浆制成的洗脸扑。

木浆是木材被切碎研磨并加入添加剂后的产物,而这种材质则是将木浆再进一步“切碎研磨”的产物,确切说是一种尺寸大约为头发丝2万分之1的超细纤维,科学家把它称为CNF(纤维素纳米纤维)。

虽然车聚君知道这群工科男把DNF(地下城勇士)玩的很溜,没想到CNF玩的更棒。

按道理说纸浆本身毫无强度可言,但将这些超细木质纤维聚合在一起后就完全不一样了,这和“一只筷子和一把筷子的故事”有异曲同工之妙,通常来说几个到数十个纤维丝就能组合成CNF。

▲细想想,树之所以能长成参天大树,强大的根系之外,就是靠这些木质纤维支撑的。

在这个啥都试着能人工合成的年代,为什么一定要大费周章从木头中提取这种材质呢?

主要是因为想要达到与该木质纤维同等的性质(宽度约4nm 、结晶度70%),人工合成几乎是不可能的。取自大自然就意味着材料有限,所以说还好是从取材广泛的木头中提取的,要不然真只怕价值千金了。

二、有了CFRF为什么还要它?

一听到这种神奇材料,车聚君最大的疑问是:既然我们有了CFRP(碳纤维复合材料)为什么还要研究它呢?

关于CFRP的神奇已不用多说,作为F1赛车指定材质自然强度和轻量化是杠杠的,在民用车领域,以宝马为首也在努力探索此材料的使用,此前宝马i3在IIHS测试中也证明了CFRP使用在民用车上也能较好地保护驾驶者。

▲通过树脂、金属、陶瓷等复合的CFRP,抗拉强度是钢材7~12倍,比重为钢材20%,比CNF性能好

为什么要研究CNF,这就要聊到这两种材料的使用区别了。

CFRP虽然好,但是这种材料的韧性却不大,说白了就是比较脆,而CNF相比它则能更好折弯,这样一来,制造一些复杂部件就更具优势,比如像保险杠、内饰、轮胎等树脂和橡胶部件。而且CNF强度也很高

,就能够避免传统塑料保险杠被轻易撞击破裂了。

▲并不是说CFRP不好,由于强度更高,它可被使用在强度要求更大、韧性要求相对一般的车身主体件上。

此外,CFRP的回收处理一直很让人头疼,由于碳纤维增强塑料不可降解,因此将其磨成粉末、垃圾场填埋或焚烧都不行不通。

早在2010年日本三菱人造丝公司就估计世界上废弃的CFRP就大约高达2万吨,而近几年轻量化要求也越发严格,这数据只怕是已经成倍增长了。

让人惊喜的是,CNF简直就是环境友好的楷模,因为这种源自木头的材料,可以直接通过土壤降解,根本不用担心后续问题。

▲美国威斯康星大学麦迪逊分校曾做过研究,将纤维素纳米纤维膜制作的电脑芯片放入木堆3周后,它就已经降解

如果说CFRP回收问题还能通过高温分解或化学降解等方式进行改进,那关于透明度的问题就毫无办法了。我们都知道CFRP是一种黑色的材质,甚至都不用给它上漆就可以直接做外饰件。

看似很完美,但也制约了它的使用范围,比如它就不能作为透明材料使用,所以像汽车玻璃的轻量化就无能为力了。

▲汽车上的7块玻璃(前风挡、四门、尾门、天窗)重量可都不轻,特别是前风挡一般都能达到20kg多。

这点上CNF可谓优势巨大,在其加工成膜状后,它就会变成类似“塑料薄膜”的状态,不仅能像纸一样弯折,而且还结实、透明度高。

此前也有人考虑用树脂作为玻璃的替换材料,但树脂的热膨胀率大、耐受温度变化能力较弱、透明度不高等缺点限制了它的使用。

三、它也能作为一种复合材料使用了

CNF不仅能在单独使用时发挥强大功效,还可以作为添加剂加强其他材料的强度,间接达到轻量化的目的。

比如早在2012年,王子制纸和京都大学教授矢野浩之等人合作开发出了CNF含量在10%以上的新树脂,按一辆车的树脂使用量来看,能够同比降低约20kg的重量,按车辆每减少100kg,百公里油耗降低0.5升来算,仅在这上面就能降低0.1L/百公里。

▲苍蝇腿也是肉,可不要小瞧这0.1L/百公里,轻量化可是这么一点点省出来的。

总之,CNF有着多种优点,比如环保、韧性好、可混合使用也可独立使用、可制成透明材料等。按业内说法,这种材料将会是CFRP的强有力的补充材料甚至是替代材料。

但优点往往伴随着缺点,根据车聚君的“万物守恒定律”,世间肯定是没有这种好事存在的,啥都好那让其它材料咋混呢,难不成汽车厂商们都瞎了吗?

当然不是,最头疼的当然是高成本问题了。

由于工艺繁琐,导致其制造成本高达600元/kg,而碳纤维复合材料大约在120元/kg(2016年全球碳纤维复合材料市场报告),而且CNF的研发存在行业壁垒,仅限于这个领域已经深耕多年的造纸行业,普通企业想入手成本会更高。

不过近期日本古河电工采用了一套新技术,将CNF强化复合材料的制造成本降至近23元/kg,但似乎还是处在实验室阶段,他们也没公布量产计划。

如果CNF的价格能降低到如此低的程度,简直就是性价比超高的材料,而且使用范围如此之广,到时候车身轻量化一定可以达到很可观的数据,到时候节油节电都不是问题了。

车聚小结:

在轻量化技术上各国各企业都在不断探索新的方法,不得不承认日本在这方面的研究和投入很大,当然CNF能在日本异军突起和其深厚的造纸工业和化学工业有关,但想想造纸术还是中国的四大发明之一就觉得挺心酸,事实上中国在这方面还是十分落后的一方。

据传CNF材料将会在2020年东京奥运推广使用,虽然不清楚会以何种方式展示给我们,说不定是超级轻量化跑鞋,但就以上来看,一定不会让我们失望。

11个月宝宝不爱吃饭怎么回事小孩为什么不爱吃饭宝宝脸色发黄怎么回事

云南哪家医院治疗男科
乌兰察布治疗阴道炎方法
包头白癜风治疗费用
云南男科
乌兰察布治疗阴道炎费用
分享到: